Der Baumspinat ist eine einjährige krautige Pflanze, die Wuchshöhen bis zu 3 Meter erreicht. Die Sprossachse steht aufrecht und ist im oberen Teil stark verzweigt. Der kräftige Stängel ist rötlich-grün oder rötlich-purpurn gestreift und durchmisst an der Basis bis zu 5 Zentimeter.
Die oberseits hellgrünen, unterseits dunkelgrünen Laubblätter sind gestielt. Sie sind fast kahl oder oberseits mehlig bestäubt. Die Spreiten sind rhombisch bis eiförmig oder dreilappig mit längerem Mittellappen und messen bis zu 20 Zentimeter in der Länge und 16 Zentimeter in der Breite, die Blätter nehmen oberwärts in der Größe ab. Junge Blätter sind oft rot gefärbt. Der Blattgrund ist breit keilförmig und der Blattrand unregelmäßig wellig gezähnt. Die Spitze ist in der Regel stumpf. Die oberen Blätter sind eiförmig oder eiförmig-lanzettlich und jung mit gold-gelben oder rötlichen Blasenhaare bedeckt, die den Blättern ein bemehltes Aussehen verleihen.
Der Baumspinat blüht von Juni (Nepal) oder Juli (China) bis September. Der Blütenstand besteht aus großen, endständigen, bemehlten Rispen, die zur Fruchtreife herabhängen. Die zwittrigen Blüten sitzen zu mehreren in Knäueln oder einzeln. Die Blütenhülle besteht aus fünf grünen oder dunkel-purpurnen, eiförmigen Tepalen mit häutigem Rand. Es sind fünf Staubblätter vorhanden.
Die Frucht ist linsenförmig, mit häutiger Fruchtwand. Der horizontale Samen erreicht einen Durchmesser von 1,5 mm. Die schwarze oder rötlich-schwarze Samenschale zeigt netzartige Linien.
Die Chromosomenzahl beträgt 2n = 54.
